劉學(xué)敏（中國石化金陵石化公司煉油運行二部,南京　210033）

淺談結(jié)垢對催化裂化裝置機組運行的影響及對策

劉學(xué)敏
（中國石化金陵石化公司煉油運行二部,南京210033）

摘要：催化裂化是石油二次加工的主要方法之一，是在高溫和熱的催化劑的作用下使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸦瘹狻⑵秃筒裼偷鹊倪^程。蒸汽輪機機組和煙氣輪機機組是催化裂化裝置兩大重要機組，它們的長周期運行對裝置的經(jīng)濟(jì)效益和能量消耗有決定性作用，但蒸汽輪機和煙氣輪機都會出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。本文以結(jié)垢對催化裂化裝置機組運行的研究為例，闡述結(jié)垢產(chǎn)生的原因及其對催化裂化裝置機組運行的影響，并對此提出改進(jìn)對策。

關(guān)鍵詞：結(jié)垢；催化裂化裝置；蒸汽輪機；煙氣輪機；影響；對策

金陵分公司Ⅰ催化裂化裝置于2006年底經(jīng)洛陽石化工程公司對反再系統(tǒng)進(jìn)行了MIP技術(shù)改造，現(xiàn)加工能力為1.3Mt/a。該裝置的蒸汽輪機機組由蒸汽輪機、富氣壓縮機、級間冷卻器、分離罐和潤滑油系統(tǒng)等組成。蒸汽輪機由杭州汽輪機股份有限公司于2000年1月制造生產(chǎn)，型號為NG32/25/0，為背壓式，其基本參數(shù)見表1。催化裂化裝置自產(chǎn)的中壓蒸汽驅(qū)動汽輪機，汽輪機和氣壓機之間采用聯(lián)軸節(jié)傳動，并帶動氣壓機運轉(zhuǎn)，汽輪機和氣壓機采用共用底座形式。

表1　蒸汽輪機基本參數(shù)

煙氣輪機機組由煙氣輪機、主風(fēng)機、齒輪箱、電機和潤滑油系統(tǒng)等組成。該煙氣輪機在2009年進(jìn)行了改造更新，采用西航地面設(shè)備公司設(shè)計生產(chǎn)，其型號為TP18-110，其為軸向進(jìn)氣、徑向排氣，單級懸臂轉(zhuǎn)子，殼體垂直剖分結(jié)構(gòu)。煙氣輪機是應(yīng)用于催化裂化裝置上的能量回收設(shè)備，其利用催化再生器，將帶有壓力（約0.15MPa）的高溫（約680℃）煙氣經(jīng)高溫閘閥、高溫蝶閥進(jìn)入煙機的進(jìn)氣室和靜葉整流，均勻地進(jìn)入動葉，膨脹做功，將熱能與壓力能轉(zhuǎn)變成機械能，推動煙氣輪機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時對催化裂化過程中壓力能和熱能進(jìn)行回收，從而達(dá)到能量回收利用的目的。其基本參數(shù)見表2。

表2　煙氣輪機基本參數(shù)

1　蒸汽輪機結(jié)垢

1.1蒸汽輪機結(jié)垢的原因分析

當(dāng)某種物質(zhì)的溶解度降低到蒸汽中該物質(zhì)的含量的時候，該雜質(zhì)就會以結(jié)晶的形式析出，并沉積在蒸汽通流的表面上，當(dāng)含有這些物質(zhì)的蒸汽流經(jīng)過蒸汽輪機的時候，由于蒸汽輪機的蒸汽通流通道都被一層氧化膜覆蓋，具有很強的吸附力，就會將那些細(xì)小的固體微粒雜質(zhì)等粘附在蒸汽通流表面上，從而形成垢。其結(jié)垢情況見（圖1）。

1.2結(jié)垢對蒸汽輪機運行的影響

由于結(jié)垢產(chǎn)生，首先結(jié)垢附著在蒸汽流通道上，導(dǎo)致蒸汽流通面積減小，流動阻力增大，如果維持各級壓力保持不變，流量就會隨之減小，在一定程度上增加了蒸汽輪機的耗汽量；同時，蒸汽輪機的運作效率也降低；其次，如果保持其功率不變，那就必須提高新蒸汽的壓力，這就會引起結(jié)垢級的壓降增大，焓降增大，隔板前后的壓力差增大，葉片的反動力也隨之增加，增大疲勞損傷，從而影響葉片的使用壽命；最后，結(jié)垢會導(dǎo)致同流部分的表面變得粗糙，增大了摩擦損失，若沉淀物附著在氣門桿上，很容易導(dǎo)致氣門桿發(fā)生卡澀，最后致使命令動作失靈，更嚴(yán)重的會造成嚴(yán)重的事故。

1.3針對蒸汽輪機結(jié)垢的對策

（1）重視水的質(zhì)量問題，確保水量及水質(zhì)。首先，在水質(zhì)方面要舍得投資，水的處理設(shè)施以及裝備要及時完善更新，精制水的生產(chǎn)能力盡量要高于生產(chǎn)所需的30%，確保脫鹽水的水質(zhì)以及水量；其次，凝液回收系統(tǒng)要及時完善，盡可能做到最大限度地凝液回收；最后，強化水質(zhì)管理體系，加強對操作人員以及維護(hù)人員的專業(yè)技能培訓(xùn)，保證其能夠勝任當(dāng)前的工作。

（2）加強操作管理。首先，蒸汽輪機開停頻繁會加速蒸氣中硅鹽等雜質(zhì)的沉淀，容易產(chǎn)生結(jié)垢。其次，葉片運作過程中產(chǎn)生的大量的麻點也會很容易導(dǎo)致蒸汽過程中雜質(zhì)的沉淀以及成垢，要嚴(yán)格重視蒸汽漏入停運的蒸汽輪機的問題，對于長期停運的蒸汽輪機更應(yīng)該嚴(yán)格重視。針對葉片結(jié)垢的處理方法比較多，第一，可以在機器大修的時候用刮刀或者是鋼刷對其進(jìn)行機械清除；第二，在運行的過程中可以采用濕蒸汽對其進(jìn)行清洗；第三，停運時，可以用含有細(xì)煙塵顆粒的煙氣對其進(jìn)行清理；當(dāng)然在實際的廠方中可以采取的方法不止這些，具體的情況要通過維修人員對其進(jìn)行專業(yè)的分析。

（3）管道的吹掃以及清理。對超高壓蒸汽管道進(jìn)行吹掃的時候，一般都采用的是高壓蒸汽的方式來進(jìn)行操作的，由于任務(wù)時間緊張，吹掃工作往往都做的不徹底，對于那些粘附在蒸汽管道上的雜質(zhì)清掃不到位，另外，化學(xué)清洗也是同樣的狀況。因此，要嚴(yán)格重視對蒸汽管道的吹掃以及清理，適當(dāng)?shù)脑黾右恍┕ぷ鲿r間，以免造成不必要的損傷。

（4）配備專業(yè)的沖洗設(shè)施。鹽類的結(jié)垢層一般情況下都可以通過飽和的蒸汽來沖洗掉，這種方法簡便又經(jīng)濟(jì)，若配備專業(yè)的沖洗設(shè)施，可以免除日后蒸汽輪機結(jié)垢后要進(jìn)行解體清理的麻煩，但是目前大多數(shù)的蒸汽輪機都沒有留有接口或者閥門，所以這種方法的實施還需要很長時間的路要走。

2　煙氣輪機結(jié)垢

2.1煙氣輪機結(jié)垢的原因分析

第一，煙氣輪機產(chǎn)生結(jié)垢的最根本的原因是煙氣中含有大量的細(xì)粉催化劑。當(dāng)煙氣中的催化劑含量增多時，就很容易產(chǎn)生催化劑的沉淀現(xiàn)象。第二，由于煙氣在通過葉片的時候會發(fā)生很大程度的降溫，而煙氣中含有大量的水蒸氣以及催化劑，催化劑在水蒸氣的作用下，在大溫差的條件下，更容易形成沉積而結(jié)垢。第三，如果公用系統(tǒng)發(fā)生非計劃的停工，在恢復(fù)生產(chǎn)的過程中，會出現(xiàn)大量的跑劑問題，需要進(jìn)行反復(fù)多次的調(diào)整，在這一過程中，也很容易產(chǎn)生結(jié)垢。其結(jié)垢情況見（圖2）。

2.2結(jié)垢對煙氣輪機運行的影響

在工作過程中，經(jīng)常會遇到催化劑的附著以及堆積的問題。再生煙氣中含有催化劑細(xì)粉，這些催化劑細(xì)粉在通過煙機時，附著在煙機動、靜葉片上，造成煙機動、靜葉片的磨損，一旦動葉片上附著的催化劑垢層脫落，就會造成煙機發(fā)生動不平衡，煙機發(fā)生振動過大，停機檢修。近些年來，催化劑在煙氣輪機的通道部位的附著與堆積已經(jīng)成為了煙氣輪機所面臨的最大的問題，導(dǎo)致煙氣輪機不得不停工進(jìn)行清洗，同時，部分的催化劑的燒結(jié)還會導(dǎo)致葉片頂端的磨損，更嚴(yán)重還會直接損壞葉片，帶來很嚴(yán)重的損失。另外，催化劑的沉積物的質(zhì)地一般都很硬，在清洗的時候，若清洗工作不到位，還會對葉片帶來不必要的損傷。

2.3針對煙氣輪機結(jié)垢的對策

（1）降低煙氣輪機入口的催化劑的濃度，減少鹽類或重金屬等雜質(zhì)對催化劑的污染。當(dāng)煙氣輪機的催化劑的沉積以及燒結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重的時候，要對催化劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x型以減少催化劑的損害。

（2）建立一個穩(wěn)定的輪盤冷卻蒸汽系統(tǒng)。解決蒸汽帶水問題，保證蒸汽品質(zhì)。當(dāng)蒸汽過熱時，嚴(yán)格地控制輪盤的溫度；當(dāng)蒸汽過冷時，可利用輪盤在煙道中過熱，可以收到良好的效果。

（3）完善煙氣輪機的流道設(shè)計，可以采用適當(dāng)?shù)男鹿に噥硖岣弑砻娴墓鉂嵍?，減少催化劑沉積的幾率。

（4）加強工藝操作，避免裝置操作大的波動，嚴(yán)格控制從沉降器串入再生器中的蒸汽量，減少催化劑熱崩和破損的因素。

3　總結(jié)語

催化裂化裝置是煉油廠最核心的二次加工手段，而結(jié)垢問題是影響催化裂化裝置穩(wěn)定運行的最大的障礙，如何能夠在不解體的情況下對設(shè)施進(jìn)行吹掃以及清理是目前改善結(jié)垢對催化裂化裝置帶來影響的最理想的途徑。而蒸汽輪機以及煙氣輪機作為催化裂化裝置機組的關(guān)鍵設(shè)備中最容易出現(xiàn)結(jié)垢的部位，更應(yīng)該引起各方研究人員的重視，改善目前煉油企業(yè)的最大矛盾。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王兵,李長俊,廖柯熹,徐慶磊,劉穎,彭波.管道結(jié)垢原因分析及常用除垢方法[J].油氣儲運,2008(02).

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